عنوان پایان‌نامه
بررسی تبدیل کاتالیستی ۴-نیتروفنل به ۴-آمینوفنل
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-داروسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 735;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 37385
- تاریخ دفاع
- ۲۳ بهمن ۱۳۸۶
- دانشجو
- حامد فرهمند
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- قوانین زیست محیطی هر روز سخت گیرانه تر می شود و نیاز به فرآیندهای جایگزین پاکتر و اقتصادی نسبت به فرآیندهای جاری ضروری تر می گردد. روش تبدیل کاتالیستی یکی از مهمترین راههای ایجاد فرآیندهای پاکتر و اقتصادی می باشد. با توجه به اهمیت بالای ماده 4- آمینوفنل بعنوان ماده حدواسط چند داروی مهم و پرمصرف و با توجه به روش جاری آلاینده آن تبدیل کاتالیستی 4- نیتروفنل (پارانیتروفنل) به 4- آمینوفنل (پاراآمینوفنل) مورد بررسی قرار گرفت. طراحی و ساخت راکتور، بررسی واکنش هیدروژناسیون کاتالیستی 4- نیتروفنل به 4- آمینوفنل و طراحی فرآیندی پاکتر بعنوان اهداف مشخص گردید. در ادامه پس از بررسی منابع در زمینه های مرتبط با اهداف نسبت به طراحی و ساخت راکتور 5/1 لیتری همزن دار نیمه مداوم با سیستم القاء داخلی گاز اقدام شد. در بررسی واکنش پس از انتخاب کاتالیست Pd/C نسبت به بررسی اثر حلالها اقدام و با توجه به نتایج بهتر حلال آب نسبت به متانول و اتانول و تأثیر آن در افزایش سرعت اولیه و فعالیت کاتالیستی واکنش و بعد از اطمینان از عدم تشکیل محصول جانبی نسبت به بررسی اثر عوامل مختلف مانند اثر دور همزن، غلظت کاتالیست، فشار هیدروژن و غلظت 4- نیتروفنل اقدام شد. بر همین اساس مشخص شد که در دورهای پائین تر از 1100 دور بر دقیقه انتقال جرم از گاز به مایع محدودکننده سرعت واکنش می باشد. همچنین مشخص شد که در دورهای بالاتر از 1100 دور بر دقیقه واکنش در شرایط محدودکنندگی سرعت واکنش قرار می گیرد. بررسی های نشان دهنده وابستگی خطی سرعت واکنش به فشار هیدروژن تا فشار bar 35 و تغییر عامل کنترل کننده به غلظت پارانیتروفنل در فشارهای بالاتر می باشد. سرعت واکنش نسبت به پارانیتروفنل در غلظتهای بالاتر از 54/0 مستقل می باشد اما در غلظتهای کمتر وابستگی درجه یک دارد. در ادامه نسبت به طراحی فرآیند اقدام و با حذف روش های استوکیومتری و ایجاد چرخه گردش حلال فرآیندی با شش درصد راندمان بالاتر نسبت به روش آهن - اسید با آلایندگی کمتر (75%) نسبت به روش مذکور ایجاد شد.
- Abstract
- In recent years, environmental regulations and competition in chemical industries have resulted in increased demands for development of environmentally benign and sustainable manufacturing processes. Heterogeneous catalytic reactions is among the best methods employed in the synthesis of organic and fine chemicals without producing significant amount of waste and hazardous substances as compared to the conventional method. 4-Aminophenol is an intermediate for synthesis of some drugs. Current production of 4 -aminophenol produces a lot of waste. In this research, catalytic hydrogenation of 4-nitrophenol to 4-aminophenol was considered as a cleaner production method. In this regard, a semi batch mixing reactor with 1500 cm3 capacity were designed and built. Hydrogen could be sparged into the reactor. Effects of different parameters, including solvent, hydrogen pressure, initial concentration of 4-nitrophenol, mixer’s rpm and catalyst concentration in the solution were examined. Based on these investigations it was found at mixing rate below 1100 rpm, the mass transfer from gas to liquid is limiting and results in lower reaction rate., whereas at higher r.p.m the reaction rate is the limiting step. It is also shown that the reaction rate is linear wit regard to the hydrogen pressure up to 35 bars. However, at higher hydrogen pressures the reaction rate is controlled by the concentration of paranitrophenol. The reaction rate was found to be independent of paranitrophenol concentration higher than 0.54 kmol/m3.
